Инновации в области геофизики используются в Fervo Energy для разработки и промышленных испытаний технологий усовершенствованных геотермальных систем, чтобы помочь нашему миру стать более безопасным и устойчивым с точки зрения экологии.
В 2023 году в рамках пилотного проекта Project Red успешно испытана усовершенствованная геотермальная система (EGS) мощностью 3,5 МВт, которая теперь питает местную энергосистему, обслуживающую центры обработки данных Google в Неваде. Это еще на шаг приблизило освоение круглосуточного источника безуглеродной энергии.
Геотермальная энергия — это хорошо зарекомендовавший себя и постоянно доступный возобновляемый источник энергии, использующий для производства электрической энергии горячие подземные воды. Набор компетенций в компании идеально подходит для выполнения этой работы — поскольку спрос на экологически чистую энергию, поставляемую круглосуточно и без выходных, растет, геотермальные технологии следующего поколения имеют уникальные возможности для удовлетворения этой потребности.
Руководитель отдела геологоразведки в Fervo Energy Стив Ферчо (Steve Fercho) говорит, что эти усовершенствованные геотермальные системы (EGS) могут стать идеальным решением для стоящих перед нами задач.
«Вместе с энергией ветра и солнца усовершенствованные геотермальные системы играют важную роль в том, какой вклад могут внести технологии возобновляемых источников энергии в будущее наших глобальных электрических сетей», — говорит он.
191°C
Температура, достигнутая в проекте Project Red
20%
Объем суммарного спроса на электроэнергию в США, который может быть удовлетворен за счет геотермальной энергии
2021
Fervo и Google подписывают первое в мире соглашение о разработке геотермальной электростанции нового поколения
Первый этап в преобразовании энергетической отрасли
Разработанный совместно силами Fervo и Google в рамках партнерства, созданного в 2021 году, проект Project Red является «первым в мире корпоративным соглашением о разработке проекта усовершенствованного производства геотермальной энергетики».
Специалисты Fervo под руководством Стива Ферчо успешно пробурили две горизонтальных скважины через перемежающиеся метаосадочные и гранитные породы для начала производства геотермальной энергии в промышленном масштабе. И ввиду успехов в предоставлении экологически чистой энергии для местной системы энергоснабжения, обслуживающей круглосуточные центры обработки данных Google в Неваде, к проекту приковано внимание всего мира.
«Это большое достижение для нас — удостоиться доверия к нашей технологии со стороны Google, и мы рады видеть, что наш полномасштабный пилотный проект промышленной усовершенствованной геотермальной системы получил признание в энергетической отрасли благодаря своей инновационной системе из двух горизонтальных скважин», — говорит Ферчо.
Fervo Energy в штате Невада — это первый проект промышленной усовершенствованной геотермальной системы с полностью горизонтальными скважинами, температура которых, вероятно, выше, чем у любых других когда-либо пробуренных скважин (Изображение предоставлено Fervo Energy).
Создание экономически эффективных геотермальных ресурсов
В то время как геотермальные ресурсы естественным образом существуют под землей, их экономически оправданная добыча оказалась сложной задачей вследствие изменчивости температуры и проницаемости горных пород. Тем не менее, ситуацию может изменить применение стандартных методов и технологий нефтегазовой отрасли (таких как горизонтальное бурение и многоступенчатая интенсификация притока с разобщением интервалов) к пластам усовершенствованной геотермальной системы на глубинах от 3 до 10 километров.
Project Red — это усовершенствованная геотермальная система прискважинной зоны, расположенная на геотермальном месторождении Блу-Маунтин на севере Невады. Она предназначена для увеличения притока высокотемпературной геотермальной жидкости и наращивания мощности местной энергосети.
Система состоит из пары скважин — нагнетательной и добывающей, пробуренных до глубины 8000 футов под поверхностью и простирающихся горизонтально для доступа к источнику геотермального тепла. Через вторую пересекающую горизонтальную скважину холодная вода закачивается через трещины в горячих породах, чтобы использовать их тепло, вырабатывать пар и производить безуглеродную электроэнергию.
«Наш успех в проекте Project Red доказывает, что не существует серьезных технических ограничений для развертывания горизонтальных усовершенствованных геотермальных систем при температурах до 400 ºF в аналогичных метаосадочных или магматических породах», — говорит Ферчо.
Цифровые рабочие процессы Seequent позволяют создавать трехмерные модели сложных геологических условий, что помогает оценивать охваченные воздействием объемы породы и проектные скважины (Изображение предоставлено Стивом Ферчо).
Cutting edge EGS technologies
With Project Red, Fervo has achieved a lot of firsts: the first commercial EGS project, the first known geothermal project that uses fully horizontal wells, and likely the hottest horizontal wells ever drilled in the world.
“Our number one goal for Project Red was to prove that using horizontal drilling and multistage stimulation treatment technology is viable for geothermal. It’s hugely validating to show that impermeable rock, previously considered too hard, too deep, and too hot for tech to handle, can be successfully drilled,” says Fercho.
Seequent’s innovative subsurface software, Leapfrog Energy, supports the production of more than half the world’s geothermal power with 3D modelling and collaboration tools to help understand the underground.
Thanks to Leapfrog, Fervo has been able to navigate Project Red with ease.
”«Leapfrog — это самое простое, быстрое и интуитивно понятное программное обеспечение для построения трехмерных геологических моделей, позволяющее нам интегрировать все различные типы данных по геотермальным скважинам», — говорит Ферчо
«Это наш самый важный инструмент для установления характеристик геологической среды и определения наилучшего расположения скважин перед началом буровых работ. И по мере бурения мы можем обновлять наши модели в целях непрерывного планирования».
«Нам удалось опустить в скважину новый комплект приборов на тросе для дополнительного исследования на глубине 1000 футов и получить визуализацию наших данных всего за один день», — добавляет он.
Моделирование сложной геологической среды в трехмерном виде важно, так как оно дает представление о переменных характеристиках в целевом пласте, которые влияют на бурение.
«Между горными породами, составляющими целевой пласт Project Red, существует большая разница в твердости. Моделирование в Leapfrog помогает нам понять, как эти породы ориентированы в пространстве и как они влияют на наши буровые работы,» — поясняет Ферчо.
Скважинные данные показывают, что основание понижается на северо-запад, причем каждый ограниченный разломами блок имеет падение по направлению к фронтальной части хребта (Изображение предоставлено Стивом Ферчо).
A clear innovation pathway
The Fervo team use Oasis montaj for their geophysical modelling because it seamlessly integrates with Leapfrog Energy. Alongside it, they use Seequent Central to visualise, track and manage their large geological datasets from a centralised, auditable environment.
“Leapfrog Energy and Oasis montaj can intuitively talk to each other via Central and has allowed us to seamlessly connect multiple individuals with essential communication and collaboration across five offices spanning the US and many different time zones,” says Fercho.
“Central allows our teams to directly access each other’s current geoscience interpretation and easily coordinate a holistic 3D model that can be iteratively refined whenever new data is introduced,” says Fercho.
Numerical reservoir simulation models calibrated with the project’s field data suggest a clear innovation pathway to increase power capacity up to 8 MW of electric power per production well.
”«Масштаб возможностей для развития геотермальной отрасли как источника чистой, стабильной и возобновляемой энергии просто неимоверный. Мы ценим, что Seequent прислушивается к нашим отзывам, учитывает их и не сворачивает с верного пути улучшения и обновления программного обеспечения», — рассказвает Ферчо
Две горизонтальных скважины простираются вбок на расстояние 3250 футов, и температура в них доходит до 376 ºF (191 ºC) (Изображение предоставлено Стивом Ферчо).
Формируя наше геотермальное будущее
Согласно исследованиям, в мире достаточно ресурсов подземного тепла, чтобы удовлетворить значительную часть потребностей глобальной энергетики. Достижения Fervo в области бурения и анализа недр, доказавшие надежность, экономическую конкурентоспособность и глобальную масштабируемость геотермальной энергии, открывают путь для технологий использования геотермальной энергии в промышленных масштабах.
Успех Project Red обусловлен постоянной концентрацией Fervo на обеспечении быстрого прогресса в развертывании проекта по выработке геотермальной энергии. С 2018 года Seequent сотрудничает с пограничной обсерваторией в штате Юта для исследований в области геотермальной энергии (проект FORGE); этот проект предназначен для изучения и испытания новых инструментов и технологий.
В сентябре 2023 года компания приступила к реализации проекта геотермальной энергетики следующего поколения — электростанции Кейп мощностью 400 МВт, расположенной рядом с проектом FORGE в штате Юта. Согласно ожиданиям, станция начнет поставлять электроэнергию в сеть в 2026 году, а полномасштабного круглосуточного производственного режима достигнет в 2028 году.
В феврале 2024 года в Fervo объявили о новом вливании финансирования в размере 244 млн долларов США. Эта сумма позволит перевести проект на следующий этап роста: «масштабное внедрение проверенной геотермальной технологии для обеспечения поставок экономически выгодной безуглеродной энергии 24 часа в сутки 7 дней в неделю».
«Нам не терпится увидеть, как революционные прорывы в исследованиях и технологиях будут и дальше способствовать тому, чтобы геотермальная отрасль стала основой глобального производства экологически чистой энергии», — заявляет Ферчо.
Имитационные числовые модели пласта, откалиброванные с учетом полевых данных проекта, подразумевают четкий путь инновационного наращивания мощности до 8 МВт вырабатываемой электроэнергии на каждую эксплуатационную скважину.
«Масштаб возможностей для развития геотермальной отрасли как источника чистой, стабильной и возобновляемой энергии просто неимоверный. Мы ценим, что Seequent прислушивается к нашим отзывам, учитывает их и не сворачивает с верного пути улучшения и обновления программного обеспечения», — говорит Ферчо.